太阳能喷射/压缩复合制冷循环性能研究
发布时间：2021-07-27 19:58
研究了一种太阳能喷射/压缩复合制冷循环,由太阳能集热子系统、喷射制冷子系统及压缩制冷子系统组成,系统充分利用热电两种能源以及两种制冷方法各自的优点,优化喷射制冷子系统工作性能的同时,改善压缩式子系统的工作条件,从而提高复合制冷循环性能的同时节约高品位电能。采用性能较好的高蒸发温度式喷射制冷带走压缩机排气余热具有实际意义。通过数值模拟的手段分析系统性能及其主要影响因素,并优化工作条件。研究表明,与相同工作条件下的单压缩制冷循环相比,复合制冷循环工作日全天候运行时电力性能系数提升约为31.5%,节电优势显著。存在一个最佳的喷射子系统蒸发温度使得复合制冷循环性能系数达到运行工况的最大值。
【文章来源】：热科学与技术. 2020,19(05)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
浙江省杭州市典型年6月25日气象数据
中间换热器作为喷射制冷子系统与压缩制冷子系统复合的部件,一侧作为喷射制冷子系统的蒸发器,另一侧作为压缩子系统的冷凝器,其换热温度及换热效果影响各系统性能。在喷射制冷循环中,当发生温度与冷凝温度恒定的条件下,较高的蒸发温度有助于提高喷射制冷系统性能[14,17],较高的蒸发温度有利于降低喷射器的压缩比及减小流体混合时的速度梯度,以提高喷射器及喷射制冷系统的工作效率;在压缩制冷子系统中,较低的冷凝温度有利于改善压缩机工作条件,提高系统性能,如图3所示。与传统单压缩制冷系统(VCRC)具有相同蒸发温度(tev,VCRC=5 ℃)的条件下,当冷凝温度从45降低至30 ℃时,压缩式子系统性能系数从3.700 提高到6.600,因此,中间换热器的工作工况直接影响各子系统及复合式制冷系统性能,极具优化分析研究意义。
依据表1设计计算条件,冷凝器1与2的冷凝温度为35 ℃,中间换热器喷射制冷子系统侧温度的改变直接影响压缩制冷子系统侧压缩机2工作条件,进而影响两个子系统的性能及复合式系统性能,复合式制冷系统性能随喷射制冷子系统蒸发温度的变化趋势如图4所示。系统性能系数随喷射子系统蒸发温度的增加呈现先增加后减小的趋势,且系统性能随喷射制冷子系统发生温度的增大而增大,在设计工况下,系统性能系数于喷射制冷侧蒸发温度为25 ℃、发生温度为100 ℃时候达到最大值8.200,与单级压缩制冷相同工作工况下COP为5.370相比,性能提升率高达 52.7%。当喷射子系统蒸发温度在5～25 ℃温区内增加时,压缩机功耗因压缩子系统冷凝温度增大而增大,但在较低温度时,实际增加量不明显,而相应工况下,引射系数随喷射制冷蒸发温度的增加而明显提升,喷射器工作流体流量降低,在发生压力不变的条件下,喷射子系统制冷剂循环泵的功耗量因蒸发温度的增加而迅速减小,根据式(21)得知,此温区内复合式制冷系统性能系数随着喷射制冷子系统蒸发温度的增加而升高。当喷射子系统蒸发温度在高于25 ℃的温区内增加时,系统循环泵功耗减少量远不及压缩机功耗增加量,故此温区内复合式制冷系统性能系数随着喷射制冷子系统蒸发温度的增加而降低。随着发生温度的增加,系统循环泵功耗量增加,根据式(21)得知,低发生温度有助于提高复合式制冷系统系统性能系数。对于喷射制冷子系统,喷射器工作性能随着其引射流体、工作流体及混合流体状态参数的变化而变化,当发生温度和冷凝温度恒定时,增大引射流体温度及压力,一方面有助于减小流体混合时的速度梯度,以减小喷射器内部不可逆损失,另一方面也增大了混合流体总能,提高临界背压;喷射制冷子系统蒸发温度增大意味着压缩制冷子系统的冷凝温度增大,同时,系统泵功耗量随发生温度的增大而增加,故存在一个最佳中间温度以使得复合式系统达到最大工作性能,研究得知,此复合式制冷系统的最佳喷射制冷蒸发温度为25～27 ℃。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于?损失分析的太阳能喷射制冷系统性能研究[J]. 郑慧凡,张焕好,殷勇高,王永昌,陈银龙,马原青. 热科学与技术. 2019(05)
[2]基于太阳辐射值的喷射制冷系统动态性能分析[J]. 郑慧凡,李志强,陈银龙,范晓伟. 热科学与技术. 2016(02)
[3]太阳能喷射式制冷系统性能的实验研究[J]. 张博,沈胜强. 热科学与技术. 2006(01)
[4]新型太阳能喷射与电压缩联合制冷系统研究[J]. 田琦,张于峰,王觉荣,王荣光. 太阳能学报. 2005(06)
[5]CO2-NH3压缩/喷射复叠循环理论研究[J]. 马利蓉,马一太,管海清. 流体机械. 2005(10)
本文编号：3306442
【文章来源】：热科学与技术. 2020,19(05)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
浙江省杭州市典型年6月25日气象数据
中间换热器作为喷射制冷子系统与压缩制冷子系统复合的部件,一侧作为喷射制冷子系统的蒸发器,另一侧作为压缩子系统的冷凝器,其换热温度及换热效果影响各系统性能。在喷射制冷循环中,当发生温度与冷凝温度恒定的条件下,较高的蒸发温度有助于提高喷射制冷系统性能[14,17],较高的蒸发温度有利于降低喷射器的压缩比及减小流体混合时的速度梯度,以提高喷射器及喷射制冷系统的工作效率;在压缩制冷子系统中,较低的冷凝温度有利于改善压缩机工作条件,提高系统性能,如图3所示。与传统单压缩制冷系统(VCRC)具有相同蒸发温度(tev,VCRC=5 ℃)的条件下,当冷凝温度从45降低至30 ℃时,压缩式子系统性能系数从3.700 提高到6.600,因此,中间换热器的工作工况直接影响各子系统及复合式制冷系统性能,极具优化分析研究意义。
依据表1设计计算条件,冷凝器1与2的冷凝温度为35 ℃,中间换热器喷射制冷子系统侧温度的改变直接影响压缩制冷子系统侧压缩机2工作条件,进而影响两个子系统的性能及复合式系统性能,复合式制冷系统性能随喷射制冷子系统蒸发温度的变化趋势如图4所示。系统性能系数随喷射子系统蒸发温度的增加呈现先增加后减小的趋势,且系统性能随喷射制冷子系统发生温度的增大而增大,在设计工况下,系统性能系数于喷射制冷侧蒸发温度为25 ℃、发生温度为100 ℃时候达到最大值8.200,与单级压缩制冷相同工作工况下COP为5.370相比,性能提升率高达 52.7%。当喷射子系统蒸发温度在5～25 ℃温区内增加时,压缩机功耗因压缩子系统冷凝温度增大而增大,但在较低温度时,实际增加量不明显,而相应工况下,引射系数随喷射制冷蒸发温度的增加而明显提升,喷射器工作流体流量降低,在发生压力不变的条件下,喷射子系统制冷剂循环泵的功耗量因蒸发温度的增加而迅速减小,根据式(21)得知,此温区内复合式制冷系统性能系数随着喷射制冷子系统蒸发温度的增加而升高。当喷射子系统蒸发温度在高于25 ℃的温区内增加时,系统循环泵功耗减少量远不及压缩机功耗增加量,故此温区内复合式制冷系统性能系数随着喷射制冷子系统蒸发温度的增加而降低。随着发生温度的增加,系统循环泵功耗量增加,根据式(21)得知,低发生温度有助于提高复合式制冷系统系统性能系数。对于喷射制冷子系统,喷射器工作性能随着其引射流体、工作流体及混合流体状态参数的变化而变化,当发生温度和冷凝温度恒定时,增大引射流体温度及压力,一方面有助于减小流体混合时的速度梯度,以减小喷射器内部不可逆损失,另一方面也增大了混合流体总能,提高临界背压;喷射制冷子系统蒸发温度增大意味着压缩制冷子系统的冷凝温度增大,同时,系统泵功耗量随发生温度的增大而增加,故存在一个最佳中间温度以使得复合式系统达到最大工作性能,研究得知,此复合式制冷系统的最佳喷射制冷蒸发温度为25～27 ℃。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于?损失分析的太阳能喷射制冷系统性能研究[J]. 郑慧凡,张焕好,殷勇高,王永昌,陈银龙,马原青. 热科学与技术. 2019(05)
[2]基于太阳辐射值的喷射制冷系统动态性能分析[J]. 郑慧凡,李志强,陈银龙,范晓伟. 热科学与技术. 2016(02)
[3]太阳能喷射式制冷系统性能的实验研究[J]. 张博,沈胜强. 热科学与技术. 2006(01)
[4]新型太阳能喷射与电压缩联合制冷系统研究[J]. 田琦,张于峰,王觉荣,王荣光. 太阳能学报. 2005(06)
[5]CO2-NH3压缩/喷射复叠循环理论研究[J]. 马利蓉,马一太,管海清. 流体机械. 2005(10)
本文编号：3306442
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